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Der letzte Prozess im Lebenszyklus von RNA ist deren Abbau. Auch daran sind RNA Helika-sen beteiligt. Der Abbau von RNA stellt einen wichtigen Prozess dar, da die Konzentration von bestimmten Proteinen, z.B. Zellzyklus regulierenden Faktoren, genau reguliert werden muss. Werden RNAs von solchen Genen nicht zu einem bestimmten Zeitpunkt abgebaut, kann dies zu gravierenden Zellzyklusstörungen und eventuell zum Zelltod führen. Außerdem kön-nen falsche RNAs, also solche mit nicht gespliceten Introns, oder interkön-nen Stopcodons die

(LQOHLWXQJ

bosomen unnötig blockieren. Daher ist es notwendig, solche RNAs möglichst schnell zu ent-fernen.

Den Prozess des RNA Abbaus kann man in zwei Bereiche unterteilen. Den einen Bereich stellt der „normale“ Abbau von mRNA nach der Translation dar, den anderen die programmierte Zerstörung von RNAs, die „nonsense Codons“ enthalten - der sogenannte „Nonsense mediated Decay“ (NMD).

Beim ersteren beginnt der Abbau der mRNA prinzipiell mit der Entfernung des 3’ poly(A) Be-reiches. Dies ist der initiale Schritt sowohl in Hefe, als auch in höheren Eukaryonten. Den meisten Einblick in diesen Mechanismus haben Studien in 6FHUHYLVLDH erbracht. In der Hefe wurden zwei unterschiedliche Deadenylierungsmechanismen identifiziert. Der eine wird durch Pan2/Pan3-Komplex repräsentiert, der vom poly(A)-bindenden Protein (Pab)1 abhängt. Von diesem Komplex nimmt man an, dass er nasciernde poly(A) Bereiche im Kern trimmt, bevor die mRNA exportiert wird. Er ist aber wahrscheinlich auch an der Deadenylierung im Zytop-lasma beteiligt (BoeckHWDO, 1996; Brown und Sachs, 1998; TuckerHWDO, 2001).

Der zweite Deadenylierungsmechanismus besteht aus den zwei Transkriptionsregulatoren Ccr4 und Caf1. Der Ccr4/Caf1 Komplex stellt LQYLYR und LQYLWUR den vorrangigen Deadeny-lierungskomplex dar. Allerdings muss man beide Komplexe, sowohl den Pan2/Pan3, als auch den Ccr4/Caf1 Komplex disruptieren, um einen Effekt auf die Deadenylierung LQYLYR zu sehen (TuckerHWDO, 2001).

Die Deadenylierung induziert eine relativ schnelle Abspaltung der 5’ Cap-Struktur durch das decapping Enzym Dcp1p (BeelmanHWDO, 1996; LaGrandeur und Parker, 1998). Fischer und Weis (2002) konnten zeigen, dass Dhh1p die decapping-Aktivität von Dcp1p LQYLWUR stimu-liert. Durch biochemische und genetische Studien wurden mittlerweile mehrere Faktoren iden-tifiziert, die am Decapping beteiligt sind, wie z.B. Dcp2 (Dunckley und Parker, 1999), Vps16 (ZhangHWDO, 1999), Pat1 (BonnerotHWDO, 2000; HatfieldHWDO, 1996) und die Lsm Proteine (BouveretHWDO, 2000; TharunHWDO, 2000). Nach der Entfernung der Cap-Struktur wird der verbleibende mRNA Rest durch die 5’ Exonuklease Xrn1p abgebaut (Hsu und Stevens, 1993).

In der Hefe sind auch 3’ Exonukleaseaktivitäten vorhanden, die aber bei dem normalen mRNA Abbau eher eine untergeordnete Rolle spielen (JacobsHWDO, 1998).

Nachdem die mRNA Synthese einen Multistep-Prozess darstellt, kann nicht ausgeschlossen werden, dass un- oder fehlgesplicete RNAs, RNAs mit unnatürlich langen 3’-untranslatierten Regionen oder RNAs mit falschen oder fehlenden Stopcodons entstehen. Diese sogenannten

„nonsense“ RNAs werden durch den NMD abgebaut. Neueste Studien haben gezeigt, dass

auch innerhalb des NMD Unterschiede in der Art des Substarts gemacht werden. Kürzlich wurde gezeigt, dass eukaryontische RNAs ohne Stopcodon, sogenannte „nonstop“ RNAs sehr schnell abgebaut werden (FrischmeyerHWDO, 2002).

In der Hefe sind drei WUDQV-agierende Faktoren für den NMD essentiell, Upf1p, Upf2p und Upf3p (LeedsHWDO, 1991). Upf1p gehört zur Superfamilie 1 der RNA Helikasen und ist von der Hefe bis zum Menschen konserviert. Das Upf1 Protein zeigt nukleinsäureabhängige ATPa-se Aktivität und besitzt eine 5’-3’ HelikaATPa-se Aktivität sowohl auf DNA wie RNA Substraten.

Interessanterweise wird „nonstop“ RNA in XSI∆-Stämmen nicht stabilisiert, was eine Unter-scheidung zwischen dem Abbau von RNA, die kein Terminations-Codon enthält und dem NMD zeigt (FrischmeyerHWDO, 2002). Wie oben beschrieben, benötigt der normale Abbau von RNA eine Deadenylierung gefolgt von einer Dcp1p-vermittelten Entfernung der 5’ Cap-Struktur und dem 5’-3’ Abbau durch Xrn1p. mRNA im NMD wird ohne vorherige Deadeny-lierung abgebaut (Muhlrad und Parker, 1994). Nonstop Transkripte hingegen werden aber so-wohl in [UQ∆, GFS und FFU∆ Stämmen abgebaut. Daraus lässt sich ableiten, dass nonstop RNA weder durch den NMD noch durch den normalen Abbau von mRNA beseitigt wird.

Neue Studien haben gezeigt, dass nonstop RNA vom Exosom-Komplex in 3’-5’ Richtung ab-gebaut wird (van HoofHWDO, 2002). Der Exosom-Komplex besteht aus den Proteinen Ski3p, Ski8p und der putativen RNA Helikase Ski2p (JacobsHWDO, 1998). Ski2p stellt auch das zy-toplasmatische Homologe von Dob1p dar (siehe oben). Somit kann man ähnliche Mechanis-men bei der Rekrutierung und Funktion von Ski2p und Dob1p/Mrt4p bei der Unterstützung des Exosom-Komplexes annehmen. Es ist anzunehmen, dass die oben erwähnte Akkumulation von poly(A)+ RNA im Zellkern in GRE-Stämmen eher eine Konsequenz der Effekte auf den kernbasierten RNA Turnover als den RNA Export ist (Abb. 1-10).

(LQOHLWXQJ

$EE Kompartimentalisierung der RNA Helikasen Dob1p und Ski2p, die bei der 3’-5’ exonukleolytischen Aktivität des Exosom-Komplexes im Kern bzw. Zytoplasma mitwirken.

Beim Fehlen von Dob1p oder Ski2p akkumulie-ren die RNA Substrate, da der Exosom-Komplex durch die Sekundärstrukturen blockiert wird (nach de la CruzHWDO, 1999).

Aus dieser kurzen Einführung in den Aufbau, die Funktion und die Beteiligung von RNA He-likasen kann man erkennen, dass RNA HeHe-likasen eine Gruppe von Proteinen darstellen, die eine hohe biologisch Wichtigkeit besitzen. RNA Helikasen sind an vielen unterschiedlichen Prozessen beteiligt, weshalb das Fehlen einer oder mehrerer dieser Proteine weitläufige Aus-wirkungen auf die Funktionen innerhalb der Zelle haben kann. Daher stellen diese Proteine, ein hochinteressantes Forschungsgebiet dar, das gerade in jüngerer Zeit immer mehr an Bedeu-tung gewinnt.

$XIJDEHQVWHOOXQJ

In der vorliegenden Arbeit sollte zunächst eine mögliche Beteiligung des Dhh1 Proteins aus 6DFFKDURP\FHVFHUHYLVLDH an DNA Reparatur Vorgängen untersucht werden. Dazu sollten die Auswirkungen einer Deletion von '++ in den Hefestämmen W303-1A und CenPK2 auf die Sensitivitäten gegenüber Bleomycin, MMS, UV-Strahlung und γ-Strahlung untersucht werden.

Außerdem sollte die Auswirkung einer '++ Deletion auf die Effizienz und Genauigkeit des Non-homologous End-joining Reparaturwegs untersucht werden.

Im zweiten Teil der Arbeit sollten funktionelle Domänen des Dhh1 Proteins LQYLYR charakteri-siert werden. Dazu sollten N- und C-terminale Verkürzungsmutanten hergestellt werden sowie Mutationen in das ATPase Motiv und in das sogenannte SAT-Motiv eingeführt werden um deren Wichtigkeit für die LQYLYR Funktion des Dhh1 Proteins zu prüfen. Die Funktionalität der verschiedenen Dhh1 Mutanten sollte mit einem geeigneten Testsystem qualitativ untersucht werden.

0DWHULDO

0 $7(5,$/

%DNWHULHQVWlPPH

Alle verwendeten Bakterienstämme wurden aus der Stammsammlung der Abteilung Prof.

E.-L. Winnacker entnommen.

Stamm Genotyp Referenz

E.coli sure E14-(PFUA), ∆(PFUCB-KVGSMR-mrr)117, VEFC, UHFB, UHFJ, XQXC::Tn5(kanr), VXSE44, J\UA96, UHOA1, ODF, WKL-1, HQGA1, XYUC[F’SURAB, OD FIqZ∆M15, Tn10(Tetr)]

Greener, 1990;

Doherty HWDO., 1993

E.coli TOP10F’ F’{lacIqTetR}, PFUA, ∆(PUU-KVGRMS-PFUBC), φ80ODFZ∆M15, ∆ODFX74, GHRR, UHFA1, D UDD139, ∆(DUD-OHX)7697, JDOU, JDOK,USVL, HQ GA1, QXSG

Invitrogen BV Niederlande

E.coli XL1Blue UHFA1, HQGA1, J\UA96, WKL-1, KVGR17(rK-,mK+), VXSE44, UHOA1, ODF, [F’WUDD36, SURAB,

lacqZ∆M15, Tn10(tetr)]

Bullock HWDO, 1987

+HIHVWlPPH

Stamm Genotyp Referenz Quelle

W303-1A Mat a, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

Thomas und Rothstein, 1989

Prof.

Bandlow, München W303-1B Mat α, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11,

WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

Thomas und Rothstein, 1989

Prof.

Bandlow, München W303 aL Mat a, \NX/(8, DGH2-1,

XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX 2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

Feldmann und Winnacker, 1993

Arbeitskreis

W303 αL Mat a, \NX/(8, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX 2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

Feldmann und Winnacker, 1993

Arbeitskreis

W303 aU Mat a, \NX85$, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX 2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

Feldmann und Winnacker, 1993

Arbeitskreis

W303 ah2 Mat a, \NX.DQ0;, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX 2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

Feldmann HWDO, 1996

Arbeitskreis

W303 aLh2 Mat a, \NX/(8,

\NX.DQ0;, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ 1-100, UDG5-535

Feldmann HWDO, 1996

Arbeitskreis

W303 aα Mat a, Mat α, DGH2-1, XUD3-1, KLV 3-11, WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

Arbeitskreis

W303 aUαL W303 aU x W303 αL Driller HWDO, 1999

Arbeitskreis W303 a∆DH Mat a, '+++,6, DGH2-1, XUD

3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

diese Arbeit Arbeitskreis

W303 a∆DK Mat a, GKK.DQ0;, DGH2-1, XUD 3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

diese Arbeit Arbeitskreis

W303 α∆DH Mat α, GKK+,6, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ 1-100, UDG5-535

diese Arbeit Arbeitskreis

W303 aL∆DH Mat a, \NX/(8, GKK+,6, DGH2-1, XUD3-1, KLV3-11, WUS1-1, OHX2-3,2-112, FDQ1-100, UDG5-535

diese Arbeit Arbeitskreis

IL993-5C Mat α, LOY5 Wolf HWDO.,

1973

Prof.

K. Wolf, Mainz

KL114-4A Mat a, KLV1, WUS2 Wolf HWDO.,

1973

Prof.

K. Wolf, Mainz CenPK2a Mat a, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS

1-289, KLV3-∆1, 0$/F, 0$/, 68&, *$/

Prof. K.-D.

Entian, Frankfurt/M

Prof. H.

Domdey, München CenPK2α Mat α, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS

1-289, KLV3-∆1, 0$/F, 0$/, 68&, *$/

Prof. K.-D.

Entian, Frankfurt/M

Arbeitskreis

CenPK2aL Mat a, \NX/(8, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS1-289, KLV3-∆1, 0$/

F, 0$/, 68&, *$/

Arbeitskreis

CenPK2αL Mat α, \NX/(8, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS1-289, KLV3-∆1, 0$/

F, 0$/, 68&, *$/

Arbeitskreis

0DWHULDO

CenPK2aU Mat a, \NX85$, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS1-289, KLV3-∆1, 0$/

F, 0$/, 68&, *$/

Arbeitskreis

CenPK2ah2 Mat a, \NX.DQ0;, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS1-289, KLV3-∆1, 0$/

F, 0$/, 68&, *$/

Arbeitskreis

CenPK2aα Mat a, Mat α, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS1-289, KLV3-∆1, 0$/F, 0$/, 68&, *$/

Prof. K.-D.

Entian, Frankfurt/M

Prof. H.

Domdey, München CenPK2aUαL CenPK2aU x CenPK2αL Driller HWDO,

1999

Arbeitskreis CenPK2ah2αh2 CenPK2ah2 x CenPK2αh2 Driller HWDO,

1999

Arbeitskreis CenPK2a∆DH Mat a, GKK+,6, OHX2-3,112,

XUD3-52, WUS1-289, KLV3-∆1, 0$/

F, 0$/, 68&, *$/

diese Arbeit Arbeitskreis

CenPK2α∆DH Mat α, GKK+,6, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS1-289, KLV3-∆1, 0$/

F, 0$/, 68&, *$/

diese Arbeit Arbeitskreis

CenPK2a DHH1 C-myc

Mat a, OHX2-3,112, XUD3-52, WUS 1-289, KLV3-∆1, 0$/F, 0$/, 68&, *$/, '++&P\F+,60;

diese Arbeit Prof. H.

Domdey, München

3ODVPLGH

Beschreibungen und Ursprung der verwendeten Plasmide sind in nachfolgender Tabelle ange-geben.

Plasmidbezeichnung Genbank Accession Number

Referenz Quelle

pGEM-4Z X65305 Promega Cooperation

Technical Service

Arbeitskreis

pBluescript II KS(+) X52327 Alting-Mees und Short, 1989

Prof. Lipp, Berlin

pZeroTM-2 kein Eintrag Invitrogen Cooperati-on, 1995

Arbeitskreis

pRS313, pRS314, pRS315, pRS316

U03440 U03442

Sikorski und Hieter, 1989

Prof Bandlow, Mün-chen

pAU, pAH, pAT, pAL

kein Eintrag Mai, Bernd, München

(Q]\PH

Amersham/Pharmacia Thermosequenase-Kit DuPont Glusulase MBI Fermentas 7DT DNA-Polymerase

Restriktionsenzyme

New England Biolabs Klenow-Fragment DNA-Polymerase l ((FROL) Restriktionsenzyme

Roche Diagnostics GmbH 3ZR DNA-Polymerase Lysozym

RNase A

Shrimps Alkalische Phosphstase (SAP) Sigma Chemie München

Biomol Feinchemikalien GmbH, Hamburg

Lytikase Zymolyase

&KHPLNDOLHQ

Acrylamid:Bisacrylamid (19:1) 20 % Biozym Accugel Acrylamid:Bisacrylamid (30:0,8) 30 % Biozym Accugel

Agarose „LE“ SeaKem

Ammoniumacetat (NH4OAc) Merck

Ammoniumperoxodisulfat (APS) Merck

Ampicillin Sigma

Bacto Agar Difco

Bacto Trypton Difco

Bacto Peptone Difco

Bacto Hefe Extrakt Difco

Bromphenolblau Sigma

Chloroform Riedel de Haen

Dinatrium-hydrogenphosphat, p. a. (Na2HPO4) Merck

Essigsäure Roth

Ethanol >99,8 %, p.a. Roth

0DWHULDO

Ethanol 99 %, vergällt mit 1 % MEG. Graen

Ethidiumbromid (100 mg/ml) Roth

Ethylendinitrilotetraessigsäure (EDTA, TitriplexIIl) Merck

Glycerin p.a. Roth

Glycin >99,7 %, p.a. Roth

Harnstoff, p.a. Roth

Isopropanol >99,7 %, p.a. Roth

Magnesiumchlorid (MgCl2) Merck

Natriumacetat (NaOAc) Merck

Natriumchlorid (NaCl) Merck

Natrium-dihydrogenphosphat, p. a (NaH2PO4) Merck

Natriumdodecylsulfat (SDS) ICN Biomedicals GmbH

Natriumhydroxid-Plätzchen Roth Phenol/Chloroform/Isoamylalkohol (25:24:1) Roth

Polyethylenglycol 8000 (PEG 8000) Roth Polyoxyethylensorbitanmonolaurat (Tween 20) Sigma

Salzsäure (HCl) 37 % Roth

TEMED Serva Trishydroxymethylaminomethan (Tris) Merck

Wasser (Reinstwasser), ultrafiltriert Millipore Reinstwasseranlage

2OLJRQXNOHRWLGH

Die in dieser Arbeit verwendeten synthetischen Oligonukleotide wurden bei den Firmen Meta-bion und MWG-Biotech bestellt.

*HUlWH

Filmentwicklermaschine Amersham, Hyperprocessor

Gelelekrophorese-Apparaturen:

horizontal

Sequenzgele (vertikal)

BioRad; Harnischmacher BioRad

Hybridisierungsofen Bachofer PCR Thermocycler Biometra (Biometra Trio Thermoblock)

Phosphor-Imager Molecular Dynamics, Storm 860

Phosphor-Screen Kodak Storage Phosphor Screen

Schüttelinkubatoren Ikamag IKA-Vibrax-VXR,

Spannungsgeräte Consort E321, 433, 734

Thermomixer Eppendorf-Thermomixer 5436

Tischzentrifuge Eppendorf-Zentrifuge 5417

Ultraschall-Gerät Branson Sonifier 250

UV-Crosslinker Spectrolinker XL-1500 UV, Spectronics Cor-poration

UV-Illuminatoren, 245 und 366 nm Bachofer

Vakuum-Konzentrator („speed-vac“) Bachofer

Vakuumofen Heraeus

Vortex Vortex-Genie, Scientific Industries

Zentrifugen Sorvall RMC 14, Rotor: Sorvall FA-Micro

Centrifuge 5417, Eppendorf GS-15 R, Beckmann

RC 26 Plus, Sorvall

9HUEUDXFKVPDWHULDOLHQ

Blotting-Papiere Schleicher & Schuell, GB 001 und GB 004

Kunststoffolie Saran Wrap, Dow

Membranfilter, 0,2 µm Schleicher & Schuell NL 17

Nylonmembranen Hybond N+, Amersham

Parafilm American National Can

Pipettenspitzen Eppendorf Crystal, Gilson

Reaktionsgefäße 2ml, 1,5 ml, 0,5 ml Eppendorf Safe-Lock

Röntgenfilme Kodak X-omat

Spritzenaufsatzfilter, 0,22 µm Millipore Millex-GP

0HWKRGHQ

0 (7+2'(1

.XOWLYLHUXQJYRQ%DNWHULHQ